Częstotliwość naturalna a częstotliwość
Częstotliwość oscylacji wskazuje, jak często występuje zdarzenie. Częstotliwość i częstotliwość drgań własnych to dwa bardzo ważne pojęcia omawiane w fizyce. Aby osiągnąć sukces w dziedzinach takich jak fale i wibracje, mechanika kwantowa, inżynieria budowlana, inżynieria mechaniczna i wiele innych, niezbędne jest właściwe zrozumienie częstotliwości i częstotliwości drgań własnych. W tym artykule omówimy, czym jest częstotliwość i częstotliwość własna, ich definicje, podobieństwa, zastosowania i wreszcie różnica między częstotliwością a częstotliwością własną.
Częstotliwość
Częstotliwość to pojęcie omawiane w okresowych ruchach obiektów. Aby zrozumieć pojęcie częstotliwości, wymagane jest właściwe zrozumienie ruchów okresowych. Za ruch okresowy można uznać każdy ruch powtarzający się w określonym czasie. Planeta krążąca wokół Słońca jest ruchem okresowym. Satelita krążący wokół Ziemi jest ruchem okresowym, a nawet ruch balansu jest ruchem okresowym. Większość napotykanych przez nas ruchów okresowych ma charakter kołowy, liniowy lub półkolisty. Ruch okresowy ma częstotliwość. Częstotliwość oznacza, jak „często” występuje zdarzenie. Dla uproszczenia przyjmujemy częstotliwość jako liczbę wystąpień na sekundę. Ruchy okresowe mogą być jednorodne lub niejednorodne. Mundur może mieć jednakową prędkość kątową. Funkcje takie jak modulacja amplitudy mogą mieć podwójne okresy. Są to funkcje okresowe zawarte w innych funkcjach okresowych. Odwrotność częstotliwości ruchu okresowego daje czas na okres. Proste ruchy harmoniczne i tłumione ruchy harmoniczne są również ruchami okresowymi. Tym samym częstotliwość ruchu okresowego można również uzyskać z różnicy czasu między dwoma podobnymi zdarzeniami. Częstotliwość wahadła prostego zależy tylko od długości wahadła i przyspieszenia grawitacyjnego dla małych oscylacji.
Częstotliwość naturalna
Każdy system ma właściwość zwaną częstotliwością naturalną. System będzie podążał za tą częstotliwością, gdy system ma niewielkie oscylacje. Bardzo ważna jest częstotliwość drgań własnych systemu. Zdarzenia takie jak trzęsienia ziemi i wiatry mogą niszczyć obiekty z taką samą częstotliwością naturalną, jak samo zdarzenie. Bardzo ważne jest, aby zrozumieć i zmierzyć częstotliwość naturalną systemu, aby chronić go przed takimi klęskami żywiołowymi. Częstotliwość drgań własnych jest bezpośrednio związana z rezonansem. Gdy system (np. wahadło) zostanie poddany niewielkim wahaniom, zacznie się kołysać. Częstotliwość, z jaką się kołysze, jest naturalną częstotliwością systemu. Teraz wyobraź sobie okresową siłę zewnętrzną przykładaną do systemu. Częstotliwość tej siły zewnętrznej niekoniecznie musi być podobna do częstotliwości drgań własnych systemu. Ta siła będzie próbowała oscylować system do częstotliwości siły. Tworzy to nierówny wzór. Część energii z siły zewnętrznej jest pochłaniana przez system. Rozważmy teraz przypadek, w którym częstotliwości są takie same. W takim przypadku wahadło będzie się swobodnie kołysać przy maksymalnej energii pochłoniętej od siły zewnętrznej. Nazywa się to rezonansem. Systemy takie jak budynki, obwody elektroniczne i elektryczne, systemy optyczne, systemy dźwiękowe, a nawet systemy biologiczne mają naturalne częstotliwości. Mogą mieć postać impedancji, oscylacji lub superpozycji w zależności od systemu.
Jaka jest różnica między częstotliwością a naturalną?
• Częstotliwość to termin powszechnie używany do opisania częstotliwości występowania zdarzenia, podczas gdy częstotliwość własna odnosi się do specjalnej częstotliwości dla danego systemu dynamicznego.
• Częstotliwość systemu może przyjąć dowolną wartość, ale częstotliwość drgań własnych danego systemu jest określoną wartością.
